【摘 要】在鉆探某些復(fù)雜地層時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同程度的孔內(nèi)坍塌、漏失、涌水等現(xiàn)象，從而帶來孔內(nèi)質(zhì)量差、鉆進(jìn)效率低和鉆探成本高等問題。本文介紹了地質(zhì)鉆探常見漏失類型的判斷分析、分類及漏失層位測(cè)定方法，最后通過作者多年來工作實(shí)踐，結(jié)合工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，對(duì)鉆孔堵漏辦法進(jìn)行簡單的歸納總結(jié)，為本地區(qū)地質(zhì)鉆探施工設(shè)計(jì)人員在施工工藝、施工方法等方面提供選擇性建議。

【關(guān)鍵詞】地質(zhì)鉆探；鉆孔堵漏；堵漏方法；堵漏劑

1、概述

在巖心鉆探施工中，經(jīng)常會(huì)遇到井內(nèi)漏失或突然不返水等災(zāi)難性孔漏，給鉆探施工造成極大的危害。因此，發(fā)現(xiàn)鉆孔漏失，應(yīng)先進(jìn)周圍的擠壓應(yīng)力時(shí)，地層就會(huì)被壓出裂縫。取得漏層資料后確定堵漏技術(shù)措施。該區(qū)域內(nèi)巖土種類多，鉆探過程中鉆孔漏失現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，解決方法不當(dāng)既影響工程進(jìn)度，又遭受經(jīng)濟(jì)損失，因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆孔漏失的原因，找到合適的解決辦法具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2、常見鉆孔漏失的原因及分類

2.1 滲透性漏失

這種多發(fā)生在砂類土、碎石土、砂巖及砂礫巖等粗顆粒的未膠結(jié)或膠結(jié)較差的滲透性良好的地層中，這種漏失主要是孔內(nèi)壓力不平衡造成的，即鉆井液的當(dāng)量循環(huán)密度超過了地層壓力系數(shù)，使鉆井液漏入地層。滲透性漏失一般漏失量較小，漏失速度較慢。這種漏失一旦發(fā)生，可一直持續(xù)到鉆井液中固體顆粒被地層孔隙阻擋住，鉆井液在地層空隙中逐漸形成泥餅才會(huì)停止，否則將一直進(jìn)行下去。

2.2 天然裂縫、溶洞性漏失

鉆進(jìn)過程中遇到天然裂縫和溶洞時(shí)，盡管鉆井液柱壓力很低，也會(huì)發(fā)生漏失。同樣，遇有斷層、不整合地層和地層破碎帶也會(huì)發(fā)生不同程度的鉆孔漏失。裂隙性漏失的特點(diǎn)是漏失鉆井液的數(shù)量多，漏失速度陜，通常只能用封堵或下套管來解決。

2.3 地層被壓縮造成的鉆孔漏失

鉆孔內(nèi)壓力過大，地層會(huì)被壓出裂縫，造成鉆孔漏失。當(dāng)鉆孔內(nèi)壓力與地層壓力的壓差超過地層的抗張強(qiáng)度和鉆孔周圍的擠壓應(yīng)力時(shí)，地層就會(huì)被壓出裂縫。鉆進(jìn)過程中多是由于鉆井液流變參數(shù)不合適，鉆進(jìn)工藝措施或操作不當(dāng)造成地層壓裂而出現(xiàn)漏失。

3、鉆孔漏失的分析判斷

(1)從巖層結(jié)構(gòu)判斷因?yàn)樵阢@探中，初次漏失往往發(fā)生在孔底。發(fā)現(xiàn)漏失后，首先應(yīng)對(duì)鉆探取上的巖心進(jìn)行分析，觀察接近孔底的巖心是否有裂隙、節(jié)理發(fā)育或溶蝕等情況，完整程度如何。同時(shí)，也可以聯(lián)系水文地質(zhì)情況，搞清楚靠近孔底這一層位的巖性，是否是合水層、漏失層和破碎帶等；(2)從鉆進(jìn)過程中判斷如果在鉆進(jìn)過程中突然漏失，并伴有鉆速突然加快或鉆具墜落，則應(yīng)考慮是否遇到了破碎帶、大裂隙或大溶洞；(3)從孔內(nèi)水位判斷當(dāng)在不合水地層中發(fā)生孔底漏失時(shí)，則孔內(nèi)沒有穩(wěn)定水位，即所謂全孔漏失。當(dāng)在含水的漏失層中發(fā)生孔底漏失，穩(wěn)定水位與地下水水位一致。而在孔壁產(chǎn)生漏失時(shí)，若漏失層為非含水層，則穩(wěn)定水位將在漏失層之下；若漏失層為含水層，則穩(wěn)定水位可能在漏失層之上，也可能在漏失層中，根據(jù)動(dòng)水位與穩(wěn)定水位可以大致判斷漏失量。

4、漏失層位的測(cè)定

4.1 現(xiàn)場簡便測(cè)定法

(1)止水測(cè)定法利用橡皮膠囊充水把孔內(nèi)漏失層隔開，來測(cè)得漏失層的頂部；(2)隔離壓力試驗(yàn)法用逐孔斷開泵檢查壓力變化的辦法來判斷漏失層底部。

4.2 井溫測(cè)定法

利用低溫梯度的突然變化。以電測(cè)井溫的辦法來確定位置。在正常條件下，孔內(nèi)水的溫度總是隨孔深增加而逐漸變大的。當(dāng)有漏失層存在時(shí)，往孔內(nèi)泵入鉆井液后，由于鉆井液漏入地層，而使漏失層處的井溫曲線突變。

4.3 鉆孔測(cè)漏儀(鉆孔流量計(jì))

測(cè)漏儀可測(cè)定鉆孔漏失的位置、厚度和漏失量相對(duì)大小。其井下部分就是一個(gè)渦輪流量計(jì)。常用的有LWJ一73井內(nèi)渦輪流量計(jì)、JCI廠l型鉆孔測(cè)漏儀等。

5、常見堵漏方法

5.1 漿液堵漏

5.1.1 鉆井液堵漏

(1)石灰乳泥漿堵漏。在普通泥漿中加入2％～10％的熟石灰，還可以加入1．5％的鋸末配制成行灰乳泥漿，采用泵入或倒入孔內(nèi)的方法，靜止2～4h，即可達(dá)到堵漏的目的，此方法適用于中小型漏失。

(2)凍膠泥漿堵漏。在粘度大干50S的泥漿中加入5％～10％的水泥或熟石灰，再加入1.5％～2.5％的水玻璃，也可加入一定的氧化鈣或適量的鋸末，即可達(dá)至0堵漏的目的，此方法適用于中小型漏失。

(3)聚丙烯酰胺絮凝漿液堵漏。在原漿中加入0.1％左右的HPAM，并加入5％～10％的惰性材料(如鋸末、稻子殼等)配制威聚丙烯酰胺絮凝漿液，將攪好的漿液從孔口灌至漏失部位。灌注后，靜候16h左右即可掃孔。

5.1.2 水泥堵漏

(1)水泥堵漏常用材料。水泥漿具有流動(dòng)性好、易于泵送、凝結(jié)時(shí)間適當(dāng)、早期強(qiáng)度和終凝強(qiáng)度高、細(xì)度適當(dāng)(保證能順利進(jìn)入巖層的微細(xì)裂隙)等特點(diǎn)。常用的水泥為普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽地勘水泥，另外，為了改善水泥漿的流動(dòng)性，改變水泥的凝結(jié)時(shí)間，提高水泥的強(qiáng)度，節(jié)約水泥，縮短灌漿候凝時(shí)間，也可在普通水泥中加入添加劑，主要有：減水劑、速凝劑、早強(qiáng)劑、緩凝劑等。

(2)水泥漿液灌注工藝。①水泵灌注法。用水泵將水泥漿直接泵入需灌漿的孔段，這種方法操作方便，不需要特殊的灌漿工具設(shè)備，適用于灌漿量大的鉆孔，并且可以進(jìn)行高壓灌漿，將漿液壓入較小的地層孔隙和裂隙中去。②管往灌注法。當(dāng)鉆孔漏水，而地下水位又很低的情況下，可用管柱法灌漿堵漏。③灌注器灌注法。大部分灌注器為活塞式。注漿時(shí)用鉆桿把盛有漿液的灌注器下至漏失層位，開泵送水，利用水壓將灌注器排漿閥打開，水泥漿則自動(dòng)流入井內(nèi)需要灌注的部位。盛漿管可沿活塞上下滑動(dòng)，注漿時(shí)開動(dòng)水泵，則高壓水經(jīng)鉆桿進(jìn)入活塞上部，推動(dòng)盛漿管向上移動(dòng)時(shí)，剪斷閥門上的銷釘，于是閥門被打開，水泥漿從盛漿管內(nèi)被活塞擠出。

④速效混合器灌注法。對(duì)于需速凝的漿液應(yīng)采用速效混合器下入孔內(nèi)所需地段，使水泥漿與速凝劑按一定比例在孔內(nèi)混合后注入地層破碎帶或裂隙中。

5.1.3 常用化學(xué)漿液護(hù)壁堵漏

(1)脲醛樹脂漿液堵漏。脲醛樹脂是尿素和甲醛水溶液合成的高分子聚合物。是一種水溶性樹脂，在酸條件下能迅速凝固成具有一定強(qiáng)度的固結(jié)體，由于性能較好，原料易得，成本較低，加工方便，因而廣泛用于復(fù)雜地層的鉆孔護(hù)壁堵漏。(2)“氰凝”漿液堵漏與護(hù)壁?！扒枘笔墙陙碛糜阢@孔護(hù)壁堵漏的新型材料。這種材料遇水以后能立即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生CO氣體，使?jié){液發(fā)泡，發(fā)熱膨脹，并最終生成一種不溶于水的有一定強(qiáng)度的泡沫凝膠體。

(3)隨鈷系列堵漏劑。隨鉆系列堵漏劑以刨花楠等植物膠為主要成分，復(fù)配聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素、腐殖酸鹽、羧甲基淀粉、海泡石、凹凸棒石、海帶粉、皮革粉等幾種成分制造而成。具有護(hù)壁效果好，堵漏成功率高，能隨鉆堵漏的優(yōu)點(diǎn)，其最大特點(diǎn)是幾乎不需停待時(shí)間，不影響鉆井液的性能，對(duì)某些性能還有所改善，如果配合惰性材料堵大漏失會(huì)起到更好的效果。除以上三種堵漏劑之外，工程鉆探過程中常用的堵漏劑還有水玻璃漿液堵漏、高失水性堵漏劑、凝膠堵漏劑等。

5.2 套管堵漏

鉆進(jìn)過程中遇到天然裂縫、溶洞、斷層、不整合地層、地層破碎帶、級(jí)配較差的碎石土、雜填土層時(shí)，多發(fā)生裂隙性漏失。其漏失速度陜、數(shù)量多，通常只能用封堵或下入技術(shù)套管來解決。不過下入技術(shù)套管堵漏方法一般適用于淺部地層堵漏，其深度不宜超過50m。

6、結(jié)束語

在鉆探過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏失類型，選擇最佳堵漏方法和堵漏劑對(duì)縮短工程工期，節(jié)約鉆探成本顯得尤為重要。通過本文簡單的闡述，讓我們對(duì)鉆孔漏失及其解決辦法有了一個(gè)初步的了解，為地質(zhì)工作者在野外鉆探工作過程中提供參考建議。淺談云南地區(qū)地質(zhì)鉆探孔漏失原因及堵漏方法。